新颖电子技术已被广泛应用于人体的连续监测或诊断与治疗。现有如下四类医疗护理电子产品:柔性可穿戴式、贴肤式、植入式和吞咽式。与植入式电子器件相比,可吞咽式电子器件的对人体组织损伤较小,且通过胃肠道(GI)可更加接近主要器官,监测多种生物标志物和治疗靶点,并作为有效的临床诊断和治疗方法。胃肠道疾病已成为现代社会最普遍的健康问题之一,市值预计将接近10亿美元。由于传统的吞咽式胶囊型电子器件大多由无机材料组成,并用刚性不可降解聚合物进行封装,这会增加器件在消化道中的滞留时间,显著增加肠胃蠕动紊乱的风险。为降低这些潜在的风险,出现了新一代可吞咽式电子器件–完全可食用和有营养电子器件

该综述参考“瞬态电子器件”的定义,给出可食用和有营养电子器件的明确定义:一类由可食用、有营养无机物和有机物组成,并在完成胃肠道疾病的诊断或治疗后,可被溶解、消化和基本吸收的微胶囊电子器件。其涉及生物医学、电子学和营养学等多个学科。

五邑大学巫莹柱副教授与亚利桑那州立大学姜汉卿教授综述:可食用、有营养电子器件:材料、制备方法、器件和应用

该论文综述了制备完全可食用、有营养电子器件的可行性和关键技术问题,并对预测材料溶解速率的理论和实验模型、器件制备方法、器件结构和应用情况进行了综述。近年来,虽然一些功能单一的完全可食用和有营养电子器件已被应用于胃肠道(GI)状况监测和疾病诊断,然而,完全可食用、有营养、小型化、性能稳定的多功能电子器件的制造难度仍然很大。从现有研究报道看,食用电子器件基材的毒性是可控的,其使用寿命可通过理论模型和经验模型进行预测,并可通过集成策略进行调控。未来,多种新型食用材料、集成策略、先进的生物传感技术和无线通信技术将应用于可食用、有营养器件的制备。一个更真实的胃肠道模拟器将被广泛应用于快速评估可食用、有营养电子器件在消化道中的降解过程。最后,可食用、有营养电子器件的伦理和法律问题应该引起更多的关注。

该论文以“Edible and Nutritive Electronics: Materials, Fabrications, Components and Applications”为题目,发表在《Advanced Materials Technologies》期刊上。文章的共同第一作者为五邑大学巫莹柱副教授(共同通讯作者)和叶冬冬博士,另一共同通讯作者是亚利桑那州立大学姜汉卿教授,其他作者包括巫莹柱副教授课题组的单颖法、何硕海、苏子越、梁家豪、郑金仁,杨子航,姜汉卿教授课题组课题组的杨浩凯博士、许雯雯博士。

 

全文链接:

https://doi.org/10.1002/admt.202000100

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